تشخیص آسیب در صفحه گرافن در اثر بارگذاری ضربه ای

ورق های گرافن در طول فرایند ساخت و عمر کاربردی خود, تحت بارها و حوادث متفاوتی نظیر برخورد جرم ها یا بارهای مختلف قرار می گیرند که سبب تغییر شکل, جابه جایی و ارتعاشاتی در اتم های کربن و بعضاً پارگی ورق گرافن می شوند. در این مقاله اثر پارامترهای ضربه زننده و ورق گرافن بر الگوی شکست ورق گرافن بررسی شده است. صفحات گرافن با ابعاد متفاوت و ضربه زننده در شکل های مختلف انتخاب گردیده است و ابزار جمع آوری داده ها نرم افزار لمپس و روش تحلیل بر اساس روش دینامیک مولکولی می باشد. شبیه سازی توسط نرم افزار لمپس که روشی بسیار دقیق و نزدیک به شرایط آزمایشگاهی می باشد, بر اساس گام زمان و انحراف نقطه مرکزی صفحه صورت گرفته است و تأثیر برخی از پارامترها مانند جرم, تعداد لایه های ورق گرافن, شکل های مختلفی شامل مکعب, کره و مخروط و هم چنین ابعاد متفاوت ورق گرافن بر روی پارگی ورق بررسی شده است. با بررسی تأثیر هندسه های مختلف ضربه زننده (کروی و مکعبی و مخروطی) مشاهده شد که ورق گرافن با برخورد ضربه زننده کروی بیشترین جابه جایی اتم های میانی را داشته است و ضربه زننده مخروطی سبب بیشترین تعداد پیوند شکسته شده در ورق گرافن, نسبت به دو ضربه زننده دیگر می گردد. با افزایش جرم ضربه زننده کروی و افزایش ابعاد ورق گرافن, تعداد پیوندهای شکسته شده بیشتر شده درحالی که سرعت شکسته شدن پیوندها با افزایش جرم ضربه زننده کمتر شده است؛ همچنین با افزایش ابعاد ورق گرافن, سرعت شکستن پیوندها بیشتر شده است. علاوه بر این با افزایش تعداد لایه ها, مقدار جابجایی اتم های میانی صفحه کمتر و سرعت لازم برای شکستن پیوندها بیشتر شده است.